最新《计算机仿真技术》实验指导书

《控制系统计算机仿真》实验指导书实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容1、帮助命令使用help命令，查找qrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2某B（2）矩阵除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/B（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6某i,4,9-i];求A.',A'（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[123;456;789];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；（5）方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列3、多项式（1）求多项式p(某)=某3-2某-4的根（2）已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩阵A的特征多项式;求特征多项式中未知数为20时的值；4、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=co(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=co(t-0.25)和正弦曲线y=in(t-0.5)，t∈[0，2π]5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的某1=10int曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2++n<2000时的最大n值；（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。

三、预习要求利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。

实验二Matlab中控制系统的建模与分析一、实验目的1、掌握Matlab中连续、离散系统各种数学模型的建立方法；2、掌握Matlab中各种数学模型之间的转换方法；3、熟悉Matlab中控制框图的化简方法；4、掌握如何使用Matlab进行系统的稳定性分析；5、掌握如何使用Matlab进行系统的可控性、可观测性分析；6、掌握如何使用Matlab进行系统的时域数值分析；二、实验内容1、连续线性系统的数学模型建立及转换请用合适的格式，将下面的传递函数模型输入MATLAB环境，并转换成状态空间形式、零极点形式、画出零极点位置。

微波专题实训专周报告姓名：班级：学号：系别：专业：心得体会在本次仿真专周中我学会了使用serenade 8.7，一开始我们就遇到了问题，那就是这个软件不会安装，我记得从别的同学那里拷贝到这个软件之后，我安装了好几遍，但都没有把软件安好。

最后，我问了一下10651班的同学之后，才安装成功。

本次仿真专周不但要求我们对软件要熟悉，更要求我们有一定的微波电路的基础，尤其是对传输线理论知识的熟悉、像阻抗变换器和单支节匹配器都是学习的重点。

通过本次仿真专周的实习，我更清楚我们应该掌握的知识，也跟进一步的加深了对传输线理论知识的理解。

通过这次专周的实习使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力，同时在实习的过程中可以发现自己的不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

微波技术仿真专题报告(一)实习目的1.熟悉和了解微波电路仿真与设计软件“Serenade 7.8”的基本功能与基本操作2.利用微波电路设计仿真软件“Serenade 7.8”以及阻抗圆图实现对实阻抗和复数负载阻抗的匹配设计3. 利用微波电路设计仿真软件“serenade sv”和阻抗圆图实现对纯电阻及复数负载阻抗的匹配设计，熟悉并掌握不同的阻抗匹配方法，观察匹配过程中传输线输入阻抗在阻抗圆图上的变化轨迹。

(二)实习要求1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配并在圆图上表示出来2.采用/4λ阻抗变换器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来3.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来4.根据自己学号（10）自建一个模型5.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来(三)实习内容及过程1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配A.匹配原理：利用传输线输入阻抗的/4λ变换性。

设主传输线特性阻抗为Z01，当终端负载阻抗Zl 为纯电阻（R），在特性阻抗为Z的主传输线和终端负载Zl之间插入一段特性阻抗为Z02,长度为/4λ的传输线，其输入阻抗为Z in=Z202/ R要使反射系数为0，则根据负载阻抗匹配有Zin = Z01，可得到Z02的值：0210Z Z Z= B.相关参数：负载LZ=50Ω, 频率：2.4GHz,H：0.254mm,HU:5mm、介电常数：2.22特性阻抗Z01=50ΩC．实验步骤：（1）.打开“Serenade 8.7”软件，建立一个新的文件，连接负载、微带传输线和微波端口以及信号源；在主菜单Analysis中点击Analysis….，连接好的原（1-1）（2）. 在主菜单Reports中点击Quick Reports进行分析得到如下图（1-2）所示的史密斯原图(1-2)（注意此时的匹配点是通过对阻抗原图观察后通过主菜单Analysis中tune…找到的）2.当负载为复数阻抗时，首先要找到传输线上输入阻抗为纯电阻的参考面，然后在加入/4λ变换器，输入阻抗为纯电阻的参考面只可能为波节点或波腹点。

《计算机仿真技术》实验教学大纲撰写人：李杰审核人：编写日期：2020年2月一、课程基本信息课程编号：15021306课程类别：专业课课程性质：任选课课程总学时/学分、实验学时/学分： 32/2、6/0适用专业：电气工程及其自动化专业实验室名称：计算机仿真实验室教材及教学参考书：《自动控制系统计算机仿真》，张晓江、黄云治主编，机械工业出版社，2009年。

二、实验的目的和要求《计算机仿真技术》是电气工程及其自动化专业的本科学生在学习过高等数学、线性代数、电路原理、自动控制原理等课程后的一门后续专业课程，是一门多学科交叉而成的专业选修课程。

通过实验，使学生掌握计算机仿真技术的数学建模、模型的计算求解等基础理论与基本原理；熟练掌握SIMULINK下数学模型的建立与仿真方法及常用模块的应用技巧。

《计算机仿真技术》实验课共开设4个实验，共计8个学时。

三、实验内容可为选开实验）。

（2）实验要求：指必做或选做。

（3）实验类型：基础（演示、验证）、综合设计、研究创新。

四、主要仪器设备PC+MATLAB五、成绩评定标准1．本课程考核方式、方法：⑴实验态度：不迟到，不无故缺席；10%⑵预习情况：对原理的预习和理解，实验内容的预先设计等；10%⑶课堂实验：实验能力，主动分析和解决实验过程中所遇到问题的能力及创新能力；30%⑷实验报告：实验报告简洁完整，有创造性，书写完整50%总评按优、良、中、及格、不及格评分。

2．实验成绩评定方法实验课成绩单独按五级记分评定方法评定。

凡实验成绩不及格者，该门课程必须重修。

评定各级成绩时，可参考以下标准：⑴优秀能正确理解实验的目的要求，能独立、正确地完成各项实验操作；能熟练地运用所学理论和专业知识分析和处理实验中遇到的问题，能掌握所学的各项实验技能；实验报告及其它各项实验作业完整、正确，文字通顺，书写工整，图表齐全，符合要求，质量较高；具有一定的创造精神和能力；工作努力，遵守纪律，表现好。

微波技术的计算机仿真专题实习指导书微波专题实训专周报告姓名：班级：学号：系别：专业：心得体会在本次仿真专周中我学会了使用serenade 8.7，一开始我们就遇到了问题，那就是这个软件不会安装，我记得从别的同学那里拷贝到这个软件之后，我安装了好几遍，但都没有把软件安好。

最后，我问了一下10651班的同学之后，才安装成功。

本次仿真专周不但要求我们对软件要熟悉，更要求我们有一定的微波电路的基础，尤其是对传输线理论知识的熟悉、像阻抗变换器和单支节匹配器都是学习的重点。

通过本次仿真专周的实习，我更清楚我们应该掌握的知识，也跟进一步的加深了对传输线理论知识的理解。

通过这次专周的实习使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力，同时在实习的过程中可以发现自己的不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

微波技术仿真专题报告(一)实习目的1.熟悉和了解微波电路仿真与设计软件“Serenade 7.8”的基本功能与基本操作2.利用微波电路设计仿真软件“Serenade 7.8”以及阻抗圆图实现对实阻抗和复数负载阻抗的匹配设计3. 利用微波电路设计仿真软件“serenade sv”和阻抗圆图实现对纯电阻及复数负载阻抗的匹配设计，熟悉并掌握不同的阻抗匹配方法，观察匹配过程中传输线输入阻抗在阻抗圆图上的变化轨迹。

(二)实习要求1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配并在圆图上表示出来2.采用/4λ阻抗变换器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来3.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来4.根据自己学号（10）自建一个模型5.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来(三)实习内容及过程1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配A.匹配原理：利用传输线输入阻抗的/4λ变换性。

李旭妍2014 年9月计算机仿真实验指导书目录前言.................................................................................1 实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算....................................2 实验二 MATLAB语言的程序设计与图形绘制..............................6 实验三利用MATLAB 对常微分方程的求解及系统数学模型的转...12 实验四连续系统离散相似法的数字仿真实验 (13)前言《计算机仿真》课是工业自动化专业的专业选修课。

本课程的任务就是使学生了解控制系统计算机仿真的基本概念和方法，掌握MATLAB 仿真工具在控制系统仿真与辅助设计中的应用，其目的在于培养学生对控制系统的分析与设计能力，加深对已学过的各科专业知识的消化与理解。

该课程的知识在控制系统的辅助设计及控制理论的研究中起着相当重要的作用。

通过本课程的实验教学，学生应熟练掌握MATLAB 语言的使用与程序设计、MATLAB 基本绘图功能、MATLAB 中数学模型的建立及转换、控制系统的时域、频域及根轨迹分析、系统框图输入与SIMULINK 仿真工具的应用等基本仿真方法，对所学过的理论知识有更深入的理解和认识，并能利用它对控制系统进行分析、设计与综合，具有应用计算机解决专业理论问题的能力。

本实验指导书按照教学大纲要求并结合所学内容编写了六个基本实验，其中的每一个实验学生都可以自己扩展，按照实验目的和要求自己设计，多做一些练习题。

在每次做实验前，要求学生在此基础上写出实验准备报告，鼓励出新，丰富实验内容。

由于本书编写仓促，在使用的过程中如发现问题请及时批评指正。

实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的：1、熟悉MATLAB6的开发环境； 2、掌握MATLAB6的一些常用命令； 3、掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算； 4、熟练掌握特殊运算符及MATLAB 函数的用法。

仿真技术及应用实验指导书目录前言 (I)目录 (II)实验项目 (2)实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验内容与要求 (2)1.5 实验报告要求 (3)实验2 利用根匹配法构建系统仿真模型实验 (4)2.1 实验目的 (4)2.2实验内容与要求 (4)2.5实验报告要求 (5)实验3 利用数值积分算法的仿真实验 (6)3.1 实验目的 (6)3.2 实验内容与要求 (6)3.5实验报告要求 (7)实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计 (8)4.1实验目的 (8)4.2实验内容与要求 (8)4.5 实验报告要求 (9)实验五基于Simulink三相电路仿真 (10)5.1实验目的 (10)5.2实验内容与要求 (10)5.5 实验报告要求 (12)实验六基于Simulink的直流斩波电路仿真实验 (13)6.1实验目的 (13)6.2实验内容与要求 (14)6.5 实验报告要求 (15)实验七基于Simulink的简单电力系统仿真实验 (16)7.1实验目的 (16)7.2实验内容与要求 (16)7.5 实验报告要求 (17)实验8 基于Simulink的伺服系统仿真 (17)8.1实验目的 (17)8.2实验内容与要求 (18)实验项目实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验1.1 实验目的1) 熟悉MATLAB 的工作环境；2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；3) 掌握利用替换法构造系统离散模型的方法,并对仿真结果进行分析。

1.2 实验内容与要求1.2.1 实验内容系统电路如图 1.1所示。

电路元件参数：直流电压源V E 1=，电阻Ω=10R ，电感H L 01.0=，电容F C μ1=。

电路元件初始值：电感电流A i L 0)0(=，电容电压V u c 0)0(=。

系统输出量为电容电压)(t u c 。

计算机仿真技术作业与实验指导书(材2016)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：机电工程学院《计算机仿真技术》综合指导书学号：姓名：专业：实验时间：2016 年10 月 15 日实验地点：微101机电工程学院2016 年10 月⎢ ⎦ ⎨3作业一 MATLAB 运行环境与基本操作一、作业要求1．熟悉 M ATLAB 运行环境；2. 掌握 M ATLAB 的基本操作命令；3. 掌握 M ATLAB 帮助系统二、作业内容1.熟悉 M ATLAB 主界面，熟悉各菜单项、命令窗口、工作空间窗口、当前文 件夹窗口与路径设置、历史命令窗口、帮助系统。

2.建立“学号_姓名_作业”文件夹，并把文件夹设为当前文件夹； 在命令窗口中完成如下操作：3.分别用直接输入法和“：”法生成下列矩阵A = ⎡ 2⎡0.1 4 ⎤ ， B = ⎢1.4 0.3 4.4 0.5⎤ 7.4⎥ ； ⎣10 20⎥ ⎢ ⎢⎣2.2 4.4 ⎥ 6.6⎥⎦ 熟悉如下命令：clc,save,load,clear,who,whos,dir,cd,type 。

将矩阵 A 、B 和矩阵 A 分别保存为两个文件：T1_1,T1_1_A⎧ 4．求解线性方程组 ⎪ ⎪ ⎩ 4x + y - z = 9 x + 2 y - 6z = -2 x - 5y + 3z = 15.生成一组实验数据，求其拟合多项式（5 阶）。

6.利用 H elp 系统查询常用命令的用法。

0 2 dt 1作业二 MATLAB 基本编程实践一、作业要求1. 熟悉 M ATLAB 的数值运算与符号运算；2 . 掌握 M ATLAB 的基本语法；3. 掌握 M ATLAB 的基本控制结构；4. 掌握 M 文件的编写与调用； 二、作业内容1． 任意给定两矩阵，完成矩阵的四则运算和点运算。

《控制系统计算机仿真》实验指导书目录实验一时变或非线性微分方程求解.......................实验二控制系统的模型及其转换.............................实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析...........实验四动态仿真集成环境-Simulink.........................实验五直流电机自动调速系统控制器设计实验二 控制系统的模型及其转换一、 实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。

二、 实验内容：1. 控制系统模型 1.1 系统的模型为23324(2)(66)()(1)(325)s s s G s s s s s s +++=++++试建立系统的传递函数模型。

1.2 已知单输入双输出系统的零极点模型3(12)4(5)(3)()(3)(4)(5)s s s G s s s s +⎡⎤⎢⎥++⎣⎦=+++建立系统的零极点模型。

1.3 给定系统的状态空间表达式，[]2.8 1.40011.40000()()()1.80.3 1.40.61000.600()0001()x t x t u t y t x t ⎧--⎡⎤⎡⎤⎪⎢⎥⎢⎥⎪⎢⎥⎢⎥=+⎪⎢⎥⎢⎥----⎨⎢⎥⎢⎥⎪⎣⎦⎣⎦⎪⎪=⎩建立系统的状态空间模型。

2. 控制系统模型的转换2.1 将1.1的模型转换为零极点模型 2.2 将1.2的模型转换为状态空间模型 2.3 将1.3 的模型转换为零极点模型3. 控制系统模型的连接:已知两个系统[]11111101012113x x u y x u ⎧⎡⎤⎡⎤=+⎪⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎨⎪=+⎩[]2222201013114x x u y x ⎧⎡⎤⎡⎤=+⎪⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎨⎪=⎩求按串联、并联、系统2联接在反馈通道时的负反馈系统的状态方程。

仿真实验指导书实验一 UWB （超宽带）信号仿真与调制仿真 （一）、实验目的通过超宽带系统仿真，进一步了解PPM-UWB 信号模型的特性，更加牢固地掌握UWB 的调制解调技术。

（二）、实验工具C++/VC（三）、实验步骤1、熟悉C++/VC 软件开发平台、UWB 信号产生原理及UWB 信号调制解调过程。

2、构成UWB 信号的w(t)一般是由被称作monocycle shape 的脉冲波形序列组成。

monocycle shape 的脉冲波形的一个主要特点是冲击脉冲波形具有很陡的上升和下降沿，通常用在UWB 信号中的monocycle shape 脉冲波形有如下几种类型：Ganssian 脉冲、Gaussian First Derivative 脉冲、Scholtz’s 脉冲、Manchester 脉冲、RZ Manchester 脉冲、Sine 脉冲和Rectangle 脉冲等。

由于UWB 信号的传输是利用基带信号直接进行的，因此，所采用的脉冲波形的特性将对UWB 系统的性能有着直接的影响。

3、这里采用Gaussian First Derivative Pulse 作为UWB 的脉冲信号，它的公式如下：w(t)=))/)((2exp()(/22au c c au T T t T t e T A −×−×−××× （1） 其中：A 是幅值，T c 为时移，T au 是脉宽参数. 仿真波形如右图1所示。

--0-0-0-00000T m e (n s )A m p u d e图1 UWB 脉冲信号图4、在脉冲信号仿真的基础上，进行UWB 调制仿真。

在时域上利用脉冲位置调制的UWB 信号可以由公式(2)表示。

()()()()()()s k kk k k trt f j c j N j S t w t jT c T d δ+∞⎡⎤⎢⎥=−∞=−−−×∑(2)利用C++/VC 软件完成上述信号调制仿真，仿真流程如下图2所示。

电力系统仿真实验指导书华北电力大学电力系2011年7月目录第一章电力系统调度自动化概述 (1)第二章DTS概述 (3)第三章实验项目介绍 (5)实验一电力系统有功功率分布及分析 (5)实验二电力系统无功功率分布及分析 (9)实验三电力系统综合调压措施分析 (12)实验四电力系统有功-频率分析 (18)实验五电力系统潮流控制分析 (21)实验六电力系统对称故障计算及分析 (25)实验七电力系统不对称故障计算及分析 (27)实验八电力系统继电保护动作特性分析 (31)实验九电力系统稳定性计算及分析 (37)实验十电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析 (41)第一章电力系统调度自动化概述电力系统是由生产、变换、传输、分配和消耗电能的电气设备联系在一起所组成的统一整体，其除了由强电（高电压、大电流）元件组成的一次系统外，还包括一套为之服务的二次信息系统。

该系统对一次系统的运行情况进行监视、分析、决策和控制，这就是电力调度自动化系统要完成的任务。

电力调度自动化系统包括三部分：数据采集和监控系统，也称SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition System）、在线高级分析应用软件(PAS, Power Application Software)和调度员培训仿真系统（DTS, Dispatcher Training System）。

所谓电力系统调度，就是运行人员通过控制策略来控制电力系统的运行方式，使之无论在正常或事故情况下，都能符合安全经济及高质量供电的要求。

它的主要任务是①保证供电质量②保证系统运行的经济性③保证系统运行的安全水平④保证提供有力的事故后的恢复措施。

为了合理监控和协调日益扩大的电力系统的运行方式和处理影响整个系统正常运行的事故和异常情况，人们在形成电力系统的最早阶段，就注意到电力系统的远程控制问题，并提出必须设立电力系统的调度控制中心。